دانلود رایگان ترجمه مقاله اثر میدان مغناطیسی بر روی مقاومت فشاری بتن ریزدانه (ساینس دایرکت – الزویر ۲۰۱۷)

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب)

F2131

۳ میدان مغناطیسی مورد استفاده: توضیحات و محاسبات
ژنراتور AMF متشکل از یک شیر برقی ساخته شده از یک سیم پیچ متصل به یک هسته آهنی به عنوان ماده مغناطیسی که مطابق با شکل ۲ است. مدار مغناطیسی ساده شنان داده شده در شکل ۳(a) را در نظر بگیرید.
۴ نمونه ها
تمامی نمونه ها مطابق با مشخصات مخلوط ارائه شده در جدول ۴ تهیه شدندو جهت آماده سازی نمونه ها، ابتدا سوپلاستیزر در آب حل شد. سپس، سیمان و سنگدانه ها با سرعت کم و به صورت دستی برای مدت ۲ دقیقه ترکیب شدند. پس از آن، مخلوط آماده آب و سوپلازیستر برای چندین دقیقه و با سرعت پایین مخلوط شدند. در نهایت، مخلوط بتنی که به خوبی ترکیب شده بود درون قالب ها ریخته شد. بلافاصله پس از آن، نمونه های PrM بر اساس جهت مغناطیسی مجازبرای ۲ دقیقه، همانند شکل ۴ مغناطیسه شدند. همان طور که مشاهده می شود، به منظور جلوگیری از تماس و لرزش قالب ها در زمان مغناطیسه شدن (مغناطش) فاصله کمی میان قالب ها و دو پایانه بود. تمامی نمونه ها به وسیله دو میله فولادی با قطر ۳ میلمیتر (۰٫۱۲ اینچ) متراکم شدند.
برای مغناطیسه کردن نمونه های PrM، قالب ها هر دو ثانیه یکبار و به صورت پیوسته، از موقعیت خارج شده و ۹۰ درجه چرخیده شدند، و سپس دوباره سر جای خود قرار گرفتند. نمونه ها پس از ۲۴ ساعت از قالب خارج شده و به منظور عمل آوری در آب با دمای حدود ۲۰ درجه سانتیگراد (۶۸ درجه فارنهایت) قرار داده شدند.
۳٫۵ روش آزمون
پس از ۲۸ روز مقاومت فشاری نمونه ها در ASTM C109 اندازه گیری شد [۴۴]. برای اطمینان از اینکه AMF بر روی سنسورها ماشین آزمایش در طی آزمون PoM نمونه ها تاثیر نگذاشته است، یک ماشین اندازه گیری غیر دیجیتال برای تمامی نمونه ها مورد استفاده قرار گرفت.
جهت مونتاژ آزمایش برای نمونه های PoM، در میان دو قطعه استوانه فولادی به قطر ۷۰ میلیمتر (۲٫۷ اینچ) قرار داده شدند. از این رو تقریبا تمامی AMF به سمت نمونه ها متمرکز شده و نشت مغناطیسی کاهش پیدا کرد. برای آن که شرایط آزمایش ثابت حفظ گردد، تمامی نمونه ها در زمان آزمایش میان این صفحات قرار گرفتند. انجام آزمایش برای نمونه های PoM در شکل ۵ نشان داده شده است، برای اعمال AMF، پایانه های ژنراتورهای AMF به غلطک های فوقانی و تحتانی ماشین اندازه گیری متصل گردیدند. برای آزمایش هر نمونه PoM، AMF تا زمان فروپاشی نمونه ها با آن اعمال گردید.

. نتایج و بحث
۴٫۱ نتایج تجربی و بحث
در زمانی که نمونه های PrM در معرض AMF قرار گرفته بودند، حرکت لرزشی اندکی در قالب های بتن ریز دانه تازه مشاهده گردید. این لرزش ها ممکن است ناشی از وجود ذرات باردار در سنگدانه ها و/ یا سیمان باشد.
نتایج مقایسه مقدار متوسط مقاومت فشاری نمونه ها در جدول ۵ ارائه شده است. افزایش مقاومت فشاری تمامی نمونه ها در شکل ۶ نمایش داده شده است. با در نظر گرفتن نتایج NM و PrM می توان مشاهده نمود که حداکثر تفاوت مقاومت میان آن ها حدود ۱ درصد بوده است. بنابراین، به نظر می رسد که مغناطیسه کردن نمونه های بتنی آماده اثر اندکی بر روی رفتار بتن داشته است.
نتایج نمونه های PoM نشان می دهد که اعمال AMF به بتن سخت شده مقاومت فشاری آن را به میزان ۷٫۸ درصد افزایش داده است. به نظر میرسد که AMF بر روی میکرو ساختارهای بتن سخت شده تاثیر گذاشته و منجر شده است که ذرات باردار میکروسکوپی در ماتریس مخلوط بتنی در جهت AMF قرار گرفته و مقاومت فشاری آن را افزایش دهند. این مشاهده نشان می دهد که بتن تازه مغناطیسه شده ممکن است در زمان قرارگیری در معرض AMF، بر روی میکروساختارها نیز تاثیر گذاشته باشد، اما در زمان غیاب AMF ممکن است به حالت قبلی خود بازگشته باشد. این ممکن است دلیل این امر باشد که چرا مقاومت فشاری نمونه های PrM نزدیک به نمونه های NM بود.
تاثیر AMF بر روی خواص بتن سخت شده می تواند از جنبه های متعددی مفید باشد و به منظور کنترل رفتار سازه ها در زمان حقیقی از طریق اعمال نیروهای مغناطیسی زمانی که نیروهای دینامیکی اتفاق می افتند، مورد استفاده قرار گیرد.
۴٫۲ نتایج آزمون مقاومت فشاری نمونه های PoM: بحث نظری
نتایج نمونه های PoM را می توان به عنوان نمونه های بتنی با مقایس بزرگ و از جنبه های متعدد کدهای ساخت بتن مورد بحث قرار داد. در زیر، اثر اعمال AMF به بتن سخت شده زمانی که نیروهای قدرتمندی رخ می دهند ارائه شده است و گاهی اوقات، به مواردی مانند حداقل نسبت آرماتورها، مدول الاستیسیته، روابط میان تنش و کرنش، دوام، و لنگر مقاومت اسمی بتن برای ACI318-2014 پرداخته شده است. توجه داشته باشید که تمامی فرمول های ACI بر پایه مقاومت فشاری نمونه های بتنی استوانه ای هستند، اما با این حال استفاده از نتایج مقاومت نمونه های بتنی مکعبی شکل غیرمعمول نبوده و تاثیری در نتایج کلی نخواهد داشت.

فرض کنید که یک سازه بتنی با سیستم کنترل هوشمند طراحی شده است، بنابراین زمانیکه کرنش یک عضو سازه ای خاص به مقداری، به عنوان مثال نشان داده شده در شکل ۸(a) می رسد، در معرض AMF قرار می گیرد. اگر مقدار AMF به صورت ناگهانی از ۰ به ۰٫۵T افزایش یابد، از لحاظ نظری انتظار می رود که دیاگرام از A به B ادامه یابد. اما، در واقع این امر به دلیل ترک هایی که در بتن ایجاد می گردد و همچنین رفتار پلاستیک غیرممکن می باشد. بنابراین، در این شرایط، نمودار از A به ادامه می یابد، که با وجود افزایش تنش میزان کرنش افزایش نیافته و یا به مقدار اندک افزایش می یابد. این نشان می دهد که مدول الاستیسیته و در نتیجه شختی بتن در این بخش بسیار زیاد می باشد. اگر مقدار AMF تا زمان دستیابی به ۰٫۵ T به صورت تدریجی افزایش یابد، نمودار از A به نقطه ای مانند ادامه می یابد. پس از اینکه مقدار AMF در ۰٫۵ T ثایت شد، نمودار تا زمان تخریب بتن در D ادامه می یابد.
• دوام تیر RC
• بر اساس نتایج مطالعات پیشین، می توان عنوان نمود که هر گونه تلاشی جهت افزایش مقاومت بتن منجر به افزایش دوام عضو RC [47-49] می شود. بنابراین استفاده از AMF در برخی از نواحی بحرانی سازه ای هوشمند مانند اتصالات تیر به ستون هایی که در معرض بارهای دوره ای هستند، می تواند سودمند باشد.
۳ امکان سنجی این روش برای سازه های RC در مقیاس بزرگ
به نظر می رسد که استفاده از این روش در اعضای RC در مقیاس بزرگ به لطف وجود آرماتورهای فولادی از لحاظ عملی امکان پذیر می باشد. همان طور که عنوان شد، مقاومت مغناطیسی آهن در مقایسه با فضای خالی و یا خود بتن بسیار کم می باشد. بنابراین، برخی از انواع آرماتورهای ویژه می توانند انتخاب شوند تا شکاف (فاصله) ای را برای میدان مغناطیسی ایجاد نمایند و AMF اعمالی را به نقطه مورد نظر منتقل کرده، در حالی که به عنوان آرماتور هم عمل می کنند. این مثال به صورت شماتیک در شکل ۹ نمایش داده شده است و این ایده را واضح را توضیح می دهد. با توجه به اینکه اینکه این آرماتورها می توانند عملکرد دو گانه داشته باشند (انتقال AMF و تقویت)، هزینه ساخت این نسل از سازه های هوشمند خیلی بالا نمی باشد. توجه نمایید که مسئله اصلی در مورد این سازه ها، تا حد ممکن پایین نگاه داشتن نشت مغناطیسی می باشد.